摘要：锂离子电池的大规模应用大大促进了21世纪的科技进步，深刻改变了人们的生产和生活方式。随着科技水平的不断发展，各类电子电器、电动汽车的兴起让全世界对锂离子电池的需求量不断增加。禾川耕种锂电池行业多年，其产品在各类锂电池生产设备上具有良好表现。包膜机是锂电池封装过程中的重要设备，禾川X6伺服驱动器凭借其优越性能，实现了包膜机的高效率、高精度、高品质生产。

　　关键词：锂离子电池;包膜机;伺服驱动;

　　1. 锂离子电池的发展概述

　　1.1 锂离子电池简述

　　锂离子电池是一类依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的可充电电池，被称为20世纪最伟大的发明之一。经过数十年的发展，轻巧、可充电且能量强大的锂离子电池已在全球范围内被广泛应用于手机、笔记本电脑、电动汽车等各种产品。由于可以储存来自太阳能和风能的大量能量，锂离子电池让无化石燃料社会的到来成为可能。

　　1.2 锂离子电池在国内的应用和发展前景

　　虽然起步较晚，但中国在锂离子电池领域的发展和进步却一点也不慢，巨大的经济和科技水平差距并没能阻挡我国锂离子电池产业前进的脚步，短短20年间，我国锂离子电池企业就实现了从跟随到引领的快速转变。2010年，我国锂电企业的全球市场占有率达到17%，之后呈现加速发展的态势，2016年首次达到50%，2022年又进一步跃升至73%，将拥有先发优势的日本远远甩在身后。

　　我国锂离子电池产业之所以能够实现后发先至并最终独占鳌头，根源于国内的庞大消费市场。具体来看，我国牢牢地抓住了两次锂电池应用爆发的红利。2010年前后，消费电子产品激增特别是智能手机普及，带动了作为全球最大智能手机生产制造基地的中国锂电产业规模的快速提升。2013年之后，随着环保意识在全世界范围内展开，国家对使用清洁能源的电动汽车的扶持力度加强，锂离子电

　　池开始大规模应用于汽车动力电池。截至2021年年底，我国动力电池产能约占全球的70%，世界10大锂电池厂家当中，中国就占据6席，涌现出宁德时代、比亚迪等众多全球知名的锂离子电池企业供应商。

　　1. 锂离子电池分类及构成

　　2.1 锂离子电池分类

　　锂离子电池的分类有多种，按照正极材料分类主要包括钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍钴锰三元锂电池、磷酸铁锂电池。按外壳材料可分为钢壳电池、铝壳电池和聚合物电池。也可以按形状分为圆柱电池、方形电池和软包电池。

　　圆柱电池：外形为圆柱体，广泛应用于笔记本电池、数码相机、便携式移动电源领域。也有新能源车企在动力电池上选择圆柱电池，例如：特斯拉于2020年9月发布直径为46毫米、高度为80毫米的4680电池。

　　方形电池：外形为方形，封装壳体大多为铝合金以及不锈钢等材料，电池内部采用卷绕式或叠片式工艺。方形电池是目前国际领域应用最广泛的电池PACK形式，其具有整体重量较轻，相对能量密度较高，安全稳定等特点，是国内外新能源车企最常用的锂离子电池解决方案。

　　软包电池：软包电池是指以聚丙烯薄膜为基材，涂覆一层或多层有机电解液后加工而成的可弯曲的圆柱体或卷状结构的新一代锂离子动力电池。这种新型材料具有良好的柔韧性及良好的导电性，可以制成各种形状的电芯产品，常用于电子电器领域。

　　2.2 方形锂离子电池构成

　　方形锂离子电池通常由顶盖结构、负极极耳、正极极耳、裸电芯、电芯绝缘膜、壳体组成。在壳体外层，还会覆有一层PE蓝膜，此蓝膜具有耐热性、抗腐蚀、服帖性强、抗拉强度高等特点，可对电池表面进行保护，提供稳定可靠的供电空间。

图1 方形锂离子电池构成

　　包PE蓝膜是方形锂离子电池封装的重要一环，需同时具备包装和检测功能。目前，市场上常用自动包膜机完成此过程。

　　1. 禾川锂电池包膜机解决方案

　　3.1 禾川全自动包膜机介绍

　　禾川全自动包膜机设备可实现对方形铝壳电池宽面与窄面包蓝膜、贴绝缘片和绝缘测试等工艺。具备工艺流程自动控制、历史数据查询导出、关键参数实时显示、问题报警追溯、安全保护等功能。

图2 禾川包膜机设备图

　　3.2 禾川包膜机工艺流程

　　禾川包膜机工艺流程可分为7步，分别是分别是：上料、包膜、折侧边、折底边、贴绝缘片、绝缘测试、下料。

图3 禾川包膜机工艺流程图

　　3.3 禾川包膜机方案

　　禾川包膜机方案以TP2507触摸屏作为信息层交互层，Q系列PAC为控制层，采用X6EB伺服驱动器为驱动层。

图4 禾川包膜机系统拓扑图

　　TP2507触摸屏具有7英寸LCD显示屏，分辨率为800*480。内置RS485、RS422和RS232串行通信接口，同时还有以太网接口，支持Modbud TCP协议。禾川包膜机方案可通过TP2507触摸屏实时查看各轴运动状态、反馈报警信息等。

　　HCQ1是禾川自主研发的中型PAC，支持EtherCAT协议。在禾川包膜机方案中，设定运动周期为2ms，轻松带动19轴运动。

　　X6EB智能型伺服驱动器是禾川伺服家族中的高阶伺服驱动器，搭配禾川23位X6电机，运行稳定，功能完善。

　　3.3 X6伺服在包膜机方案中的具体表现

　　X6伺服驱动器是一款运行稳定，功能强大，能够满足绝大多数工业应用场景的伺服驱动器，其能够搭配禾川系列电机进行高精度，高速度，高强度的生产。

　　(1)EtherCAT协议：该方案采用支持EtherCAT总线通讯的X6EB伺服，以超五类屏蔽网线或光纤

　　作为传输媒介，传输速率可达100Mbit/s(100base-TX)。不仅解决了传统方案布线复杂，布线时间长的痛点，更是保证了设备间的通讯高效和稳定，具有极强的抗干扰性。

　　(2)高转速：高转速意味着高生产效率，方案中使用的伺服功率为100W~750W，搭配对应功率的禾川高惯量X6 MH电机，其中100W电机最高转速可达6500rpm/min，750W电机最高转速可达6000rpm/min，将包膜机生产效率提高至6pcs/min。

　　(3)高精度：X6EB伺服实现了位置，速度和力矩的闭环控制，避免因定位不准而导致产品良品率过低的问题。禾川包膜机方案良品率高达99.5%，远高于行业普遍良品率98%，无褶皱，无压痕，无翻边，无损坏。

　　(4)超短扫描周期：本方案中扫描周期控制在2ms以内，确保设备运行过程中包膜精度达到±0.5mm，符合行业包膜精度。

　　(5)安全性：方案中使用的X6伺服均是带STO功能的全功能机种，可保证操作人员人身安全，降低发生故障时对设备的损害。

　　1. 结束语

　　禾川包膜机方案控制系统适用性强，生产模式可分为调试，手动，自动三种，能够根据客户的不同需求以及产品的差异化进行调整;支持配方功能，对于不同电池型号可以调用设置不同参数，方便型号切换生产;采用禾川HCQ1控制器+X6EB伺服驱动器+23位光编电机方案，确保高精度，高速度，高强度的生产。目前，禾川包膜机方案已在国内多家规模较大的厂商身上得到验证，部分厂商已经规模出货。市面上的包膜机机械结构类似，可按照本方案进行复制。

　　锂电行业在今后的发展中还会不断的处于加速阶段，禾川也将把握机遇，积极探索，为市场研发更高效的产品，为客户提供更优质的服务，为锂电行业的发展添砖加瓦。